Слайд 1
Санкт-Петербургское государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Индустриально-судостроительный лицей» Пассивные компоненты Резисторы Разработала: Забара О. В., мастер п/о, преподаватель СПб ГБПОУ ИСЛ
Слайд 2
Классификация радиокомпонентов
Слайд 3
Элементом электрической цепи называют идеализированное устройство, отображающее какое-либо из свойств реальной электрической цепи . Электрические цепи, в которых параметры всех элементов не зависят от величины и направлений токов и напряжений, т.е. графики вольт-амперных характеристик (ВАХ) элементов являются прямыми линиями, называются линейными. Соответственно такие элементы называются линейными . Когда параметры элементов электрической цепи существенно зависят от тока или напряжения, т.е. графики ВАХ этих элементов имеют криволинейный характер, то такие элементы называют нелинейными . Если электрическая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент, то она является нелинейной электрической цепью . В теории электрических цепей различают активные и пассивные элементы . Первые вносят энергию в электрическую цепь, а вторые ее потребляют.
Слайд 4
Содержание Функции, классификация Система обозначений и маркировка Параметры резисторов Эквивалентные схемы Конструкции резисторов Характеристики и применение Полупроводниковые резисторы
Слайд 5
Резистор - это элемент РЭА, предназначенный для перераспределения и регулирования электрической энергии между элементами схемы. Основной особенностью резистора является то, что электри- ческая энергия превращается в нем в тепловую и рассеивается. Функции R1 13 К
Слайд 6
U вых = I R 2 = U вх R 2 / (R 1 + R 2 ). Делитель напряжения Функции Необходимо учитывать сопротивление нагрузки!
Слайд 7
Делитель тока Iвых = Iвх (R1 / R2 + R1) Функции
Слайд 8
Функции Вопрос
Слайд 9
Классификация Классификация: Постоянные Переменные Специальные (полупроводниковые) R1 5,6 К R14 100 К t
Слайд 10
Классификация Постоянные резисторы общего применения, точные, прецизионные, высокочастотные, высокоомные, высоковольтные.
Слайд 11
Классификация Переменные резисторы регулировочные подстроечные
Слайд 12
Классификация Специальные резисторы сопротивление нелинейно зависит от внешних факторов: величины приложенного напряжения (варисторы), температуры (терморезисторы), освещения (фоторезисторы). t U
Слайд 13
Классификация Классификация по материалу резиста
Слайд 14
Параметры резисторов Параметры резисторов
Слайд 15
Параметры резисторов Номинальная мощность рассеяния Р н , Вт . Это наибольшая допускаемая мощность, которую резистор может рассеивать при заданных условиях эксплуатации в течение гарантированного срока службы (обычно 10 тыс. часов). P R = I 2 R – мощность электрического тока, рассеиваемая резистором, Вт; I – ток через резистор, А; R – электрическое сопротивление резистора, Ом; Согласно ГОСТ 10318 и ГОСТ 24013 значения номинальных мощностей рассеяния для вновь разрабатываемых резисторов назначаются из ряда 0,01 – 0,025 – 0,05 – 0,062 – 0,125 – 0,25 – 0,5 – 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 8 – 10 – 16 – 25 – 40 – 63 – 80 – 100 – 250 – 500 Вт.
Слайд 16
Система обозначений Обозначение номинальной мощности
Слайд 17
В процессе работы резистор нагревается и температура его перегрева T относительно окружающей среды определяется соотношением , K, где T = Т R – Т 0 , Т R – температура резистора, С; Т 0 20 C – температура окружающей среды; S – площадь поверхности резистора, м 2 ; ≈ 10 Вт/К×м 2 – коэффициент теплоотдачи с единицы площади поверхности резистора.
Слайд 18
Параметры резисторов 2. Номинальное сопротивление R н . Это значение сопротивле-ния, указанное в ТУ на резистор. Согласно ГОСТ 2825 номинальные значения сопротивлений резисторов назначаются из шести десятичных рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192 . Для переменных резисторов в соответствии с ГОСТ 10318 установлены ряды Е6 и Е3. Кратные и дольные единицы сопротивления получают путем умножения члена ряда на 10 k , где k – целое положительное или отрицательное число.
Слайд 19
Стандартные ряды например резистор из ряда E12 может иметь сопротивление 1,2 Ом, 12 Ом, 120 Ом, …, 1,2 МОм, 12 МОм, 1,5 Ом, 15 Ом и т. д.
Слайд 20
Параметры резисторов 3. Допускаемое отклонение сопротивления от номинального значения (допуск) R, %. Значения допусков согласованы с номером десятичного ряда, который используется при назначении сопротивления. Согласно ГОСТ 9667 допуски составляют 20%, 10%, 5%, 2%, 1%, 0,5%,... для значений сопротивлений, назначаемых из десятичных рядов Е6...Е192, соответственно. Для прецизионных резисторов разрешается назначать меньшие значения допусков – от 0,25% до 0,001%.
Слайд 21
4. Предельное рабочее напряжение U пред . Это напряжение, устанав-ливаемое с учетом тепловых процессов в РЭ, электрической прочности резистора, конструкции и размеров резистора и обеспечения длительной работоспособности. Значение . Согласно ГОСТ 24013 предельные рабочие напряжения постоянных резисторов устанавливаются из рядов 25 – 50 – 150 – 200 – 250 – 500 – 750 В и 1 – 1,5 – 2,5 – 3 – 4 – 5 – 10 – 25 – 35 – 40 – 60 кВ. Параметры резисторов
Слайд 22
5. Температурный коэффициент сопротивления резистора ТКС . Представляет собой относительное изменение сопротивления резистора при изменении его температуры на один градус: , К –1 . Значение ТКС должно быть таким, чтобы в рабочем диапазоне температур величина сопротивления резистора не выходила за пределы допускаемых отклонений. Для большинства резисторов значение К –1 . Параметры резисторов
Слайд 23
Параметры резисторов 6. ЭДС шумов резистора Е ш . Это параметр, который характеризует уровень электрических шумов, возникающих при протекании электри-ческого тока по резистору вследствие неоднород-ности материала РЭ. Значение ЭДС шумов опреде-ляется соотношением , мкВ/В, где U ш – действующее напряжение шума, мкВ.
Слайд 24
Параметры переменных резисторов 7. Функциональная характеристика представляет зависимость сопротивления R переменного резистора от угла поворота R = f ( ) или от величины линейного перемещения R = f ( l ) скользящего контакта вдоль РЭ. По виду функциональной характеристики переменные резисторы делятся на следующие группы: линейные (типа А); нелинейные (типа Б – логарифмические и типа В – обратнологарифмические); специального наз-начения (типа И или Е). Функциональные характеристики переменных резисторов представлены на рис. 7.8.
Слайд 25
Параметры переменных резисторов 8. Износостойкость переменных резисторов оценивается максимально допустимым числом поворотов (или циклов перемещения от упора до упора и обратно) подвижной системы, при достижении которого параметры резистора еще остаются в пределах норм ТУ.
Слайд 26
Система обозначений Система обозначений
Слайд 27
Система обозначений Система обозначений Условно-графическое обозначение на принципиальных схемах
Слайд 28
Старые системы обозначений резисторов При указании типа резистора используется буквенная или буквенно-цифровая система обозначения резистора. До 1960 г. обозначение типа вновь разработанного резистора складывалось из двух-трех букв, например: МЛТ – металлодиэлектрический лакированный теплостойкий; ВС – высокостабильный углеродистый; БЛП – бороуглеродистый лакированный прецизионный.
Слайд 29
Старые системы обозначений резисторов Для резисторов, разработанных в 1960–79 гг., применяется буквенно-цифровая система обозначений, по существу представляющая классификацию резисторов по материалу и конструкции резистивного элемента: С1 – непроволочные тонкослойные углеродистые и бороуглеродистые; С2, СП2 – непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные, с постоянным (С2) и переменным (СП2) сопротивлением; С3, СП3 – непроволочные композиционные пленочные, с постоянным (С3) и переменным (СП3) сопротивлением; С4, СП4 – непроволочные композиционные объемные, с постоянным (С4) и переменным (СП4) сопротивлением; С5, СП5 – проволочные, с постоянным (С5) и переменным (СП5) сопротивлением; С6 – непроволочные тонкослойные металлизированные.
Слайд 30
С 1979 г. и по настоящее время система условных обозначений резисторов осуществляется в соответствии с ОСТ 11.074.009–78 “ Классификация и система условных обозначений резисторов ”. Согласно этому стандарту тип резистора обозначается буквами или буквами и цифрой: Первый элемент буквенный : 1. Р – постоянный резистор, 2. РП – переменный резистор, 3. РН – набор резисторов. Второй элемент – цифра : 1 – непроволочный резистор, 2 – проволочный резистор Третий элемент – цифра, обозначающая разновидность конструкции. Современнная система обозначений резисторов
Слайд 31
Р – резистор постоянного сопротивления; РП – резистор переменного сопротивления; Р1, РП1 – непроволочные резисторы; Р2, РП2 – проволочные резисторы; НР – набор резисторов; ТР – терморезистор с ТКС <0; ТРП – терморезистор с ТКС >0; ВР – варистор; ФР – фоторезистор. Современнная система обозначений резисторов
Слайд 32
Первый элемент – тип резистора; второй элемент – номер разработки резистора; третий элемент – номинальная мощность рассеяния, Вт; четвёртый элемент – номинальное сопротивление; пятый элемент – допускаемое отклонение сопротивления, %; шестой элемент – группа по шумам; седьмой элемент – номер ГОСТ или ТУ. Обозначение в перечнях элементов отечественных резисторов
Слайд 33
Пример обозначения в конструкторской документации постоянного резистора типа МЛТ с номинальной мощностью рассеяния 0,5 Вт, номинальным сопротивлением 680 кОм, допуском на номинал 10 %, группой по шумам А: МЛТ–0,5 680 кОм ± 10 % А № ТУ. Обозначение непроволочного резистора переменного сопротивления типа РП1 номера разработки 2, с логарифмической функциональной характеристикой типа В, номинальным сопротивлением 330 Ом, допуском на номинал 30 %: РП1–2 - 330 Ом ± 30 % В № ТУ. СП3-9а-16-220 КОм ± 20 % ОЖ0.467.012 ТУ. Обозначение в перечнях элементов отечественных резисторов
Слайд 34
Обозначения резисторов зарубежных фирм 1 Для резисторов изготовляемых по стандартам MIL условное обозначение формируется следующим образом: Первый элемент - обозначает серию резистора, согласно таблице: Серия Наименование резисторов N стандарта RL Стандартные металлопленочные резисторы (допуск ±2, ±5) MIL-R-22684 RN Металлопленочные прецизионные резисторы MIL-R-10509 RE Мощные проволочные резисторы с алюминиевым радиатором MIL-R-18546 RNC Металлопленочные резисторы с уровнем надежности "S" MIL-R-55182 RLR Металлопленочные резисторы с уровнем надежности "Р" MIL-R-39017 RB Проволочные прецизионные резисторы миниатюрные и субминиатюрные MIL-R-93 RBR Проволочные прецизионные резисторы с уровнем надежности "R" MIL-R-39005 RW Проволочные мощные резисторы для поверхностного монтажа MIL-R-26 RNR RNN Металлопленочные прецизионные резисторы с герметичным уплотнением MIL-R-55182 RCR Углеродистые композиционные резисторы MIL-R-39008 М55342 Толстопленочные кристаллы резисторов с уровнем надежности "R" MIL-R-55342
Слайд 35
Обозначения резисторов зарубежных фирм 2 Второй, третий, четвертый и пятый элемент - цифровой код, обозначающий номинальное сопротивление. Обозначение номинального сопротивления представляет собой код из четырех цифр, первые три из которых указывают величину номинала сопротивления в Омах, а последняя - число последующих нулей. Для резисторов с допуском более 10% код состоит из трех цифр, в котором значащими являются первые две Шестой элемент - буквенный код, которым обозначается уровень надежности резисторов в течение 1000 часов Код М Р R S Уровень надежности (число отказов в %) 1 0,1 0,01 0,001 Например: RNC 225 S – металлоплёночный резистор с уровнем надёжности 0,001 % , номинальным сопротивлением 2,2 МОм и допускаемым отклонением сопротивления < ±2%.
Слайд 36
Цветовая маркировка резисторов Для четырёхполосной маркировки обычных резисторов с точностью 5 и 10 % - золотая или серебряная полоска всегда стоит в конце. Для трёхполосочного кода первая полоска стоит ближе к краю резистора, чем последняя. Для других вариантов важно, чтобы получалось значение сопротивления из номинального ряда, если не получается, нужно читать наоборот. Для резисторов МЛТ-0,125 производства СССР с 4 полосками, первой является полоска, нанесённая ближе к краю; обычно она находится на металлическом стаканчике вывода, а остальные три — на более узком керамическом теле резистора.
Слайд 37
Пример цветовой маркировки резисторов
Слайд 39
Цветовая маркировка резисторов Для резисторов с точностью 20 % используют маркировку с тремя полосками, для резисторов с точностью 10 % и 5 % маркировку с четырьмя полосками, для более точных резисторов с пятью или шестью полосками. Первые две полоски всегда означают первые два знака номинала . Если полосок 3 или 4, третья полоска означает десятичный множитель , то есть степень десятки, которая умножается на двузначное число, указанное первыми двумя полосками. Если полосок 4, последняя указывает точность резистора . Если полосок 5, третья означает третий знак сопротивления, четвёртая — десятичный множитель, пятая — точность. Шестая полоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы).
Слайд 40
Цветовая маркировка резисторов Следует отметить, что иногда встречаются резисторы с 5 полосами, но стандартной (5 или 10 %) точностью. В этом случае первые две полосы задают первые знаки номинала, третья — множитель, четвёртая — точность, а пятая — температурный коэффициент .
Слайд 41
Пример: Допустим на резисторе видим 4 полоски коричневую, чёрную, красную, золотую. Первые две полоски дают 1 0, третья 100, четвёртая даёт точность 5 %, итого резистор сопротивлением 10·100 Ом = 1 кОм, с точностью ±5 %
Слайд 42
Маркировка и типоразмер SMD-резисторов например 100 — это 10•10 0 Ом = 10 Ом например 151 — это 15•10 1 Ом = 150 Ом
Слайд 43
Маркировка SMD-резисторов «Резисторы» нулевого сопротивления (перемычки на плате) кодируются одной цифрой «0». Кодирование 3 или 4 цифрами ABC обозначает AB •10 C Ом например 102 — это 10•10² Ом = 1 кОм ABCD обозначает ABC •10 D Ом, точность 1 % (ряд E96) например 1002 — это 100•10² Ом = 10 кОм
Слайд 44
Кодированное обозначение сопротивления Для обозначения сопротивления резистора применяются следующие единицы измерения: R или E - Ом , K - кОм = 10 3 Ом, M - МОм =10 6 Ом, G - ГОм = 10 9 Ом, T - ТОм = 10 12 Ом . Пример: 3К3F = 3,3 кОм ± 1% М680J = 0,68 МОм ± 5%
Слайд 45
Кодированное обозначение сопротивления Допускаемые отклонения сопротивления от номинального значения (ГОСТ 11076 ) Десятичный ряд Е6 Е12 Е24 Е48 Е96 Е192 R , % ±20 ±10 ±5 ±2 ±1 ±0,5 Кодированное обоз-начение отклонения, лат. (рус) M (В) K (С) J (И) G (Л) F (Р) D (Д) Примеры кодированных обозначений резисторов : 220R0D = 220 Ом ± 0,5%; 4G7М = 4,7 ГОм ± 20%; 1М1К = 1,1 МОм ± 10%.
Слайд 47
Конструкции резисторов
Слайд 48
Конструкции непроволочных тонкослойных резисторов
Слайд 49
Переменные резисторы
Слайд 50
Эквивалентные схемы замещения резисторов R R – сопротивление РЭ, R из =1 ГОм – сопротивление изоляции резистора, r= 0,1...1 Ом – сопротивление выводов, L R =10 –10 10 –9 Г – индуктивность РЭ, С R = 10 –13 ...10 –12 Ф – электрическая емкость между выводами резистора, С з =10 –12 Ф – электрическая емкость корпуса резистора относительно земли (общего провода).
Слайд 51
Характеристики и применение резисторов
Слайд 52
Непроволочные тонкослойные постоянные резисторы . Это резисторы широкого применения с допусками 5 %, 10 % или 20 % и мощностью от 0,125 до 2 Вт. К этой же категории относятся резисторы типа МЛТ, МТ и ВС. ТКС МТ и МЛТ не превышает 0,02 % / C . Уровень шумов для группы А не более 1 мкВ /В, для группы Б – не более 10 мкВ /В. 1. Группа С1. У резисторов этой группы токопроводящий слой представляет собой плёнку пиролитического углерода осаждённую на керамическое основание. 2. Группа С2, у резисторов группы токопроводящий слой представляет собой очень тонкую (десятые доли мкм) плёнку сплава металла или оксида металла.
Слайд 53
Группа С1. Плюсы 1. С1 характеризуются высокой стабильностью сопротивления 2. Низким уровнем шумов 3. Небольшим отрицательным ТКС 4. Слабая зависимость сопротивления от частоты 5. Слабая зависимость от приложенного напряжения Бороуглеродистые резисторы БЛП по стабильности сопротивления могут не уступать проволочным резисторам ТКС = - (0,012…0,025) % / С Группа С1. Минусы 1. Резисторы группы С1 имеют большие габариты, чем С2 при равной мощности.
Слайд 54
Группа С2. Плюсы 1. Имеют меньшие габариты, чем С1 при равной мощности, так как металл обладает большей теплостойкостью чем углерод. 2. Высокая стабильность параметров. 3. Слабая зависимость сопротивления от частоты. 4. Слабая зависимость сопротивления от напряжения. 5. Высокая надёжность. Группа С2. Минусы 1. Для некоторых – пониженная надёжность при повышенной номинальной мощности. 2. Небольшая стойкость к импульсной нагрузке. 3. Меньший частотный диапазон, чем у углеродистых резисторов. Это потому, что у металлоплёночных резисторов токопроводящий слой толще, чем у углеродистых, поэтому увеличивается паразитная ёмкость между витками резистивной спирали. На основе С2 создаются прецизионные резисторы с допусками 0,1%...1%. Прецизионные резисторы имеют большие габариты, чем резисторы общего назначения.
Слайд 55
Тонкослойные углеродистые резисторы Предельные значения параметров тонкослойных углеродистых резисторов общего применения ВС, БЛП, С 1 Диапазон номинальных мощностей, Вт Диапазон номинальных сопротив- лений, Ом Допускаемые отклонения сопротивлений, % Предельное напряжение, В ТКС , 10 –4 1/К Диапазон рабочих температур, С 0,125 0,5 1 1; 2; 5; 10; 20 200; 250; 350; 500 – (2 25) – 60 +70 Углеродистые резисторы дешевы, имеют относительно небольшой ТКС , малый коэффициент напряжения, низкий уровень токовых шумов, удовлетворительную стабильность во времени. Эти резисторы характеризуются высокой стойкостью к радиационным воздействиям, малой чувствительностью к электрическим перегрузкам и импульсным нагрузкам и предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного и импульсного токов.
Слайд 56
Тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные резисторы По основным электрическим характеристикам металлодиэлектрические резисторы превосходят углеродистые, так как они более стабильны, теплостойки и влагостойки. Вследствие лучшего теплоотвода габаритные размеры металлодиэлектрических резисторов при одинаковой номинальной мощности рассеяния в 1,5...2 раза меньше, чем углеродистых. Поэтому всюду, где возможно, металлодиэлектрические резисторы рекомендуется применять вместо других типов резисторов. Предельные значения параметров тонкослойных металло-диэлектрических резисторов общего применения (МЛТ, С2) Диапазон номинальных мощностей, Вт Диапазон номинальных сопротивле-ний, Ом Допускае-мые отклоне-ния сопро-тивлений, % Предель-ное напряжение, В ТКС , 10 –4 1/К Диапазон рабочих температур, С 0,125...2 1 2 · ± 1; ± 2; ± 5; ± 10; 200; 250; 350; 500; 750 (0,5...12) – 60...+85
Слайд 57
Физическая природа электросопротивления тонкослойных непроволочных резисторов 1 Удельное электросопротивление границы плен-ки уменьшается с температурой Т по закону , (7.8) где h= 1 5 нм – ширина границы между отдель-ными зернами, м; W = (1 1,5) эВ – работа выхо-да электронов из зерна; ≈0,9 – коэффициент, учитывающий многократные отражения элект-ронов от поверхности пленки; е = 1,6×10 –19 Кл – заряд электрона, k = 8,62 ×10 – 5 эВ/К – постоянная Больцмана, 0 = 8,85×10 –12 Ф/м – электрическая постоянная; - константа, зависящая от структуры пленки. ТКС тонкой пленки можно рассчитать из выражения . (7.9) С учетом объемного электро-сопротивления зерна суммарное значение ТКС пленочного РЭ, ТКС , определяется вкладом двух составляющих: ТКС = ТКС оз + ТКС гр . (7.10)
Слайд 58
Композиционные резисторы . (группы С3 и С4) Резистивный элемент этих резисторов изготовляется на основе композиций, состоящих из смеси порошкообразного проводника (сажа, графит и др.) и органического или неорганического диэлектрика. В зависимости от состава композиционные материалы имеют очень широкий диапазон удельных сопротивлений. В резисторах группы С3 полученную композицию наносят на поверхность изоляционного основания, в резисторах группы С4 композицию спрессовывают в виде объёмного цилиндра или параллелепипеда. Резисторы С4 имеют прямоугольную форму и предназначены для установки на печатных платах. С4 обладают высокой теплостойкостью (до 350 С) и имеют небольшие габариты. Недостатком композиционных резисторов является высокий уровень токовых шумов, что объясняется их крупнозернистой структурой их материала.
Слайд 59
Физическая природа электросопротивления композиционных непроволочных резисторов 2 Композиционные резистивные элемен-ты представляют собой гетерогенную смесь (композицию), состоящую из неско-льких компонентов. Проводящий компонент обеспечивает электропроводность РЭ. В качестве прово-дящего компонента обычно применяются порошок графита или сажа . В качестве на-полнителей обычно применяют корундо-вые, слюдяные, фарфоровые, кварцевые по-рошки, TiО2, ZrO2, тальк, асбест, стекло-волокно. Объемная концентрация напол-нителей составляет 30 35% в пленочных композициях и 50 60% в объемных композициях. Температурный коэффициент сопротивления композиции равен ТКС = ТК + ТК P . (7.11)
Слайд 60
Плёночные композиционные резисторы Группа С3 . Плюсы 1. Очень высокая надёжность Группа С3 . Минусы 1. Сильная зависимость сопротивление от напряжения 2. Низкая стабильность параметров
Слайд 61
Композиционные пленочные резисторы Композиционные пленочные резисторы характеризуются, как правило, большими значениями номинальных сопротивлений, достигающими 100 ГОм, относительно высокими значениями ТКС. Недостатком композиционных пленочных резисторов является довольно высокое значение уровня шумов, достигающее 15 40 мкВ/В. Резисторы предназначены для работы в электрических цепях постоянного и переменного токов. Предельные значения параметров композиционных пленочных резисторов (С 3 ) Диапазон номиналь-ных мощ-ностей, Вт Диапазон номиналь-ных сопро-тивлений, Ом Допускае-мые откло-нения сопро-тивлений, % Предель-ное напря-жение, В ТКС , 10 –4 1/К Диапазон рабочих температур, С 0,05...0,25 100 ... 100 ± 2; ± 5; ± 10; ± 20 30; 100; 200; 350; 1000; ± (10 25) – 60 +100
Слайд 62
Группа С4 с органическими связующими материалами. Плюсы 1. Высокая стабильность параметров 2. Пониженный уровень собственных шумов Группа С4 с органическими связующими материалами. Минусы 1. Сравнительно низкая надёжность Группа С4 с неорганическими связующими материалами. Плюсы 1. Очень высокая надёжность 2. Сопротивление этих резисторов практически не зависит от напряжения. 3. Слабая зависимость от частоты до частоты 50 кГц. Группа С4 с неорганическими связующими материалами. Минусы 1. Низкая стабильность сопротивления.
Слайд 63
Композиционные объемные резисторы Выпуск постоянных резисторов с объемным резистивным элементом в настоящее время ограничен тремя типами: С4-2, ТВО и С4-3. Резисторы типа С4-2 и ТВО (теплостойкие, влагостойкие объемные) имеют прямоугольную форму с запрессованными в объемный резистивный элемент осевыми выводами. Диапазон номинальных сопротивлений достигает 1 Ом 10 МОм, допускаемые отклонения сопротивлений ± 5, ± 10, ± 20%. Номинальные мощности рассеяния резисторов типа С4-2 находятся в пределах от 0,25 до 2 Вт, а резисторов типа ТВО – от 0,125 до 60 Вт. Низкоомные резисторы С4-3 ( R н = 1,8 18 Ом) выполнены в виде колец с наружным диаметром 9 12 мм и нанесенными на торцы контактными площадками. Объемные композиционные резисторы характеризуются сравнительно невысоким уровнем шумов (3 10 мкВ/В), хорошо выдерживают импульсные перегрузки.
Слайд 64
Проволочные резисторы (группа С 5) . Проволочные резисторы выполняют обычно на цилиндрическом изоляционном основании с одно или многослойной обмоткой из провода высокого сопротивления. Провод и контактные узлы защищают, как правило, эмалевыми покрытиями. Для уменьшения паразитных параметров (большая собственная индуктивность и большая собственная ёмкость) применяют обмотки специальных видов. Для уменьшения индуктивности применяют бифилярную обмотку, при которой обмотку резистора выполняют сдвоенным проводом, благодаря чему магнитные поля расположенных рядом витков направлены навстречу друг другу и вычитаются. Уменьшение индуктивности также достигается намоткой провода на плоский каркас. Недостатком бифилярной намотки является большая собственная ёмкость.
Слайд 65
Для получения малых индуктивности и ёмкости применяют разбивку обмотки на секции, в каждой из которых поочерёдно меняется направление намотки. Проволочные резисторы значительно дороже тонкоплёночных, поэтому применяют их в тех случаях, когда характеристики тонкоплёночных резисторов не удовлетворяют предъявляемым требованиям.
Слайд 66
Группа С5. Плюсы 1. Высокая стабильность сопротивления. 2. Низкий уровень собственных шумов. 3. Большая номинальная мощность. 4. Высокая точность сопротивления. Группа С5. Минусы 1. Сравнительно большие паразитные реактивные параметры. 2. Применение на достаточно низких частотах. 3. Сравнительно высокая стоимость.
Слайд 67
Проволочные резисторы постоянного сопротивления Предельные значения параметров прецизионных проволочных резисторов Диапазон номиналь-ных мощно-стей, Вт Диапазон номиналь-ных сопро-тивлений, Ом Допускаемые отклонения сопро-тивлений, % Предель-ное напря-жение, В ТКС , 10 –4 1/К Диапазон рабочих температур, С 0,125 10 1 20 · ± 0,002… ± 1 50...750 (0,001 5) – 60 +100 Различают несколько групп проволочных резисторов постоянного сопротивления: точные и прецизионные резисторы , применяемые в метрологической аппаратуре, в электро- и радиоизмерительных приборах и вычислительной технике; высоковольтные проволочные ; нагрузочные (гасящие) проволочные резисторы , используемые для понижения напряжения в цепях постоянного тока радиоэлектронных средств.
Слайд 68
Высокочастотные резисторы и резисторы СВЧ (группа С6 и другие) Эти резисторы имеют небольшие собственную ёмкость и индуктивность. Это обеспечивается отсутствием спиральной нарезки. Сопротивление при этом не превышает 200…300 Ом. В ряде случаев высокочастотные резисторы изготавливают без проволочных выводов и эмалевого покрытия, что уменьшает паразитную индуктивность и шунтирующее действие диэлектрика. Резисторы группы С6 способны работать на частотах до 10 ГГц. К категории высокочастотных относятся также резисторы типов: С2 – 11, С2 – 34, МЛН (металлооксидные незащищённые) и МОУ (металлооксидные ультравысокочастотные). На высоких частотах кроме того применяют микропроволочные малогабаритные резисторы С5 – 32 Т, имеющее длину 6 мм, диаметр 2,6 мм и паразитную индуктивность не более 0,1 мкГн. С5 – 32 Т имеют мощность 0.125 Вт, номинальное сопротивление от 0,24 до 300 Ом и точность 0,5 %; 1 %; 2 %; 5 %.
Слайд 69
Резисторы переменного сопротивления Предельные значения параметров прецизионных проволочных резисторов Диапазон номиналь-ных мощно-стей, Вт Диапазон номиналь-ных сопро-тивлений, Ом Допускаемые отклонения сопро-тивлений, % Предель-ное напря-жение, В ТКС , 10 –4 1/К Диапазон рабочих температур, С 0,125 10 1 20 · ± 0,002… ± 1 50...750 (0,001 5) – 60 +100 Различают несколько групп проволочных резисторов постоянного сопротивления: точные и прецизионные резисторы , применяемые в метрологической аппаратуре, в электро- и радиоизмерительных приборах и вычислительной технике; высоковольтные проволочные ; нагрузочные (гасящие) проволочные резисторы , используемые для понижения напряжения в цепях постоянного тока радиоэлектронных средств.
Слайд 70
Проволочные резисторы постоянного сопротивления По конструктивным особенностям различают непроволочные и проволочные переменные резисторы с круговым и прямолинейным перемещением подвижного контакта, одноэлементные и многоэлементные (сдвоенные, строенные и т.д.), однооборотные и многооборотные, с выключателем и без выключателя, с фиксацией и без фиксации положения подвижной системы, с дополнительными и без дополнительных отводов
Слайд 71
Магниторезисторы Это радиокомпоненты, у которых электросопротивление изменяется под воздействием внешнего магнитного поля. Регулируя напряженность управляю-щего магнитного поля в зазоре или перемещая магниторезистивный элемент в поле постоянного магнита, можно управлять сопротивлением и другими электри-ческими характеристиками резистора. Из анализа эффекта Холла в полупроводниках следует, что tg = – B , где – подвижность носителей заряда (электронов или дырок). Для малых углов можно полагать, что – B . В данном случае за время свободного пробега вдоль электрического поля Е носитель заряда пройдет путь В , меньший, чем l , а именно В ≈ cos ≈ (1- 2 /2)= (1- 2 B 2 /2). (7.19) Поскольку за время носитель заряда проходит меньший путь вдоль поля Е , то это равносильно уменьшению дрейфовой скорости v др , или подвижности, а тем самым и увеличению электросопротивления полупроводника . Очевидно, что . (7.20) Обозначив r = В – и учитывая статистический разброс времени и длин свободного пробега, окончательно получим . (7.21)
Слайд 72
Конструкция магниторезистора В качестве магниторезистивных элементов применяют в основном два полупроводниковых соединения из класса А 3 В 5 , обладающих выраженным магниторезистивным эффектом: антимонид индия (InSb) и арсенид индия (InAs). Эти материалы характеризуются небольшой шириной запрещенной зоны W g (0,17 эВ и 0,36 эВ, соответственно) и очень высокой подвижностью электронов n (7,6 и 3,3 м 2 /В · с).
Слайд 73
Параметры магниторезисторов 1. Номинальное сопротивление R н – сопротивление магниторезистора в отсутствие магнитного поля. 2. Номинальная мощность рассеяния Р н – максимально допустимая мощность рассеяния резистора в течение гарантированного срока службы. 3. Отношение сопротивления R B в поперечном магнитном поле с определенным значением индукции ( обычно 0,5 или 1 Т ) к номинальному значению R н , R В / R н . 4. Функциональная характеристика R = f ( B ) – зависи-мость сопротивления магниторезистора от величины индукции воздействующего магнитного поля. 5. Температурный коэффициент сопротивления ( ТКС ).
Слайд 74
Проектирование проволочных резисторов постоянного сопротивления
Слайд 75
Техническое задание на проектирование проволочного резистора 1) R н R н – номинальное сопротивление и отклонение от номинала, Ом; 2) Р н – номинальная мощность рассеяния, Вт; 3) T max – допустимый нагрев резистивного элемента, С; 4) условия эксплутации по ГОСТ 15150; 5) массогабаритные характеристики (размеры, масса).
Слайд 76
Порядок проектирования проволочного резистора 1 1. Выбор материала провода (манганин, константан, нихром). Производится исходя из условий эксплуатации, допустимой рабочей температуры и требований к стабильности параметров. 2. Расчет диаметра обмоточного провода без изоляции d 0 . С этой целью воспользуемся формулой для допустимой плотности тока j , протекающего через резистивный элемент: , А/мм 2 , (7.22) где I н – значение тока через резистор, А; q 0 – сечение провода, мм 2 . Из формулы (7.22) следует, что диаметр провода резистивного элемента без изоляции равен . (7.23)
Слайд 77
Порядок проектирования проволочного резистора 2 В формуле (7.23) величина тока I н через резистивный элемент рассчитывается исходя из номинальной мощности рассеяния резистора Р н и номинального сопротивления R н : . (7.24) Плотность тока j выбирается в зависимости от допустимого нагрева резистора, диаметра провода и условий охлаждения; для расчетов могут быть приняты следующие значения плотности тока: для стабильных резисторов 1 2 А/мм 2 , для нагрузочных (гасящих) резисторов 5 10 А/мм 2 , для резисторов из микропровода 200 300 А/мм 2 . По рассчитанному диаметру провода d 0 из справочника выбирается ближайшее стандартное значение диаметра и, в соответствии с допустимой температурой нагрева, величина диаметра провода в изоляции d из .
Слайд 78
Порядок проектирования проволочного резистора 3 3. Определение длины обмоточного провода l пр . Для этого воспользуемся формулой l пр = , из которой, после преобразований, следует , м, (7.25) где – удельное сопротивление провода, Ом×мм 2 /м. 4. Расчет площади поверхности охлаждения резистора S охл . Приближенно можно считать, что она равна площади наружной поверхности изоляционного основания. Для этого воспользуемся формулой (7.2), из которой получим, что . (7.26) Для точных резисторов с допусками 0,25; 0,5; 1,0% значение удельной мощности рассеяния Р уд = 50 500 Вт/м 2 ; для резисторов общего применения с допустимой температурой перегрева 50 60 С величина Р уд = 1000 1500 Вт/м 2 , для нагрузочных резисторов (например, в цепях питания аппаратуры) Р уд = 3000 5000 Вт/м 2 .
Слайд 79
Разработка конструкции резистора Определяем длину намотки по формуле . (7.27) Для гасящих резисторов значение D к = 12 30 мм, для точных резисто-ров D к = 6 19 мм. Определив длину намотки, следует произвести проверочный расчет размещения обмотки на каркасе, проверив выполнение условия где N – число витков намотки, = 1,1 1,3 – коэффициент неплотности укладки провода. Число витков намотки можно оценить по формуле . (7.28)
Слайд 80
Расчёт производственной погрешности R н и расчет ТКС R,T Для расчета производственной погрешности сопротивления резистора используем формулу для сопротивления проволочного резистора: . Подставляя в эту формулу значение l пр = N D к , получим: . (7.29) рассчитаем относительные коэффициенты влияния B = 1, = –2, = 1. Таким образом, относительное среднеквадратическое отклонение сопротивления проволочного резистора равно . (7.30) Полагая, что погрешности входных параметров распределены по нормальному закону (п. 6.3), для производственной погрешности сопротивления проволочного резистора получим следующее выражение: R н , % = ± 3 , % . (7.31) Температурный коэффициент сопротивления резистора рассчитывается по формуле (7.22) , 1/К. (7.32)
Слайд 81
Спасибо за внимание!
